Frequenzverschiebung von THz-Pulsen durch den relativistischen Dopplereffekt an einer wandernden Plasmafront

• Antragsteller: Professor Dr. Hartmut G. Roskos
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221030553

Wird eine elektromagnetische Welle an einer sich bewegenden Plasmafront reflektiert, so wird die Frequenz der Strahlung je nach der Bewegungsrichtung der Plasmafront durch den relativistischen Dopplereffekt erhöht bzw. erniedrigt. Wir wollen diese Frequenzverschiebung anhand von lasergenerierten Ladungsträgerplasmen in Halbleitern im Terahertz-Frequenzbereich nachweisen und untersuchen. Die Plasmen werden durch optische Pulse von 10–20 fs Dauer in Silizium mittels Einphotonen-Prozessen erzeugt, die zu reflektierende Strahlung besteht aus Terahertz-Pulsen, die vergleichbar kurz sind wie die optischen Pulse. Ihre Bandbreite von mehr als einhundert THz ist größer als die Plasmafrequenz im optisch angeregten Silizium, so dass der Dopplereffekt erstmals gleichzeitig in den beiden Grenzfällen optisch dichter und dünner Plasmen sowie im Übergangsbereich studiert werden kann. Es ist zu prüfen, ob die Frequenzerhöhung bei guter Reflektivität am Plasma so ausgeprägt ist, dass sie für die Erschließung höherer Frequenzen in der THz-Zeitbereichs-Spektroskopie interessant ist. Neben dieser spezifischen spektroskopischen Fragestellung dient das Projekt auch der Weiter-entwicklung der sich gerade neu entwickelnden THz-Spektroskopie mit extrem kurzen Pulsen (Terahertz White Light), Hand in Hand mit der spektroskopischen Arbeit erfolgt also auch die Weiterentwicklung von Messmethoden und Pulskontrollverfahren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Mark D. Thomson, Ph.D.